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电力系统的飞速发展对继电保护不断提出要求，电子技术、计算机技术与通信技术的不断更新又为继电保护技术的发展提供了新的可能性。功率方向元件又称作方向继电器，在近百年的时间里经历了四个发展阶段，即机电式(电磁型、感应式)、晶体管式、集成电路式、数字式（亦称微机式）。64984
曾经在长达半世纪的时间里电磁型继电器一直被广泛应用，虽然其原理简单但始终有着结构复杂，体积庞大的缺点并且难以满足功率方向元件反应迅速准确的要求。因此在晶体管式功率方向元件出现之后就被这种动作更迅速，灵敏度更高的继电器所取代。但是由于其工作的电流很小，抗干扰能力较弱，所以又被后来的集成电路式功率方向元件取代。集成电路式继电器集成度高，并且逻辑电路动作状态明确，相比于晶体管式有更好的可靠性，调试和维护也更方便，是一种理想的功率方向元件。20世纪70年代计算机技术有了突飞猛进的进展，数字式继电保护的研究和应用在世界上开始进行。将反应故障量变化的数字式元件和保护中需要的逻辑元件、时间元件、执行元件等合在一起用一个微机实现，称为微机保护，是继电保护发展的最高形式。而作为其重要部分的数字式功率方向元件具有维护调试方便、可靠性高、灵活性大、易于实现等优点并且人机界面清晰方便，无论从动作速度还是可靠性方面都超过了传统继电器。采用单片机作为处理器的功率方向元件正属于数字式功率方向元件的重要的一类。这一类型的元件很大程度上改变9了传统的设计方法，在软件和扩展接口支持下，单片机可以代替以往模拟式和数字式电路实现的系统，使原来很多电路设计问题化简为便于实现的程序设计问题。这也使之成为功率方向元件的一种发展趋势。
但是先进的微机机功率方向元件的诞生并不意味着传统方向继电器的衰落，为了满足不同电力系统的不同要求，多年来许多学者提出个各具代表性的功率方向元件设计方案，对功率方向元件进行了各种论证。
在电力系统100KV及以上的超高压线路中单相接地故障约占全部故障的70%—90%而且其它类型故障也往往由单相接地故障发展而来，因此零序保护具有显著的优越性。早在1976年桑在中先生就提出了零序功率元件在这一方向上的应用，从此以后零序保护开始了大范围的应用。保证零序保护动作正确的先决条件是零序功率方向元件的接线。其接线的正确与否通常带负荷测试的方法。我国学者洪天炘在1991年就提出了在原有的方法上进行改进，使之更为简便实用，克服了许多带负荷测试所存在的问题。而在1997年，袁军芳又根据零序保护拒动情况，分析总结了零序功率方向元件的接法及现场带负荷测试相位，并给出了数据和具体测试方法，提出了现场应注意事项。论文网
地方电网与电力系统并网运行时，为了减少对电力系统继电保护及自动装置的影响，采用低电压闭锁功率方向、功率方向过电流等解列装置的方法是切实可行的有效措施。在1999年李仲明学者在其发表的论文中利用相量图分析的方法重点论证装置中的相间功率方向元件的接线方式及在各种可能的情况下发生各种类型故障短路时的动作行为。同样是为了电力系统的安全运行，针对地方电网并入国家电网产生的问题，陈代云先生对功率方向元件在逆相序情况下的动作行为进行了分析，为我国电网的继电保护工作提供了重要的理论依据。
进入新世纪国内学者对继电保护的研究更加深入，出现了许多新的功率方向元件构成方案。2000年由学者李升源、梁礼明提出了一种采用模拟乘法器和模拟积分器作为基本元件构成功率方向继电器的方案。穆大庆、杨兰学者也在2001年提出了利用电流、电压相量的波形之间的交角作为动作判断量的新型交点相角法功率方向元件，杨兰学者还和杨庭芳、张艳平一起于2006年提出了通过将测量的电流、电压相量进行适当移相、组合后形成相应的电压波形，并根据所形成的电压波形之间是否有相交角作为判断依据。2005年冯建勤、路康提出了只需要检测电流值和电压的相位信息就可以实现短路故障方向的正确判别的方向继电器实现方案并进行了论证。2008年李升源、何鹏举、吴志荣提出一种结构简单使用方便的单片机功率方向元件的构成方案。此方案生产时无需给不同功能的方向元件提供不同的内角简单实用灵敏度高，同时这也是一种典型的微机保护方案。而在2010年古斌、谭建成基于瞬时无功功率理论及故障附加网络，提出了一种新型功率方向元件。该继电器的动作速度快于常规的基于工频电气量的方向保护，其可靠性优于行波方向保护，具有较高的灵敏度。